KR100449474B1 - Production method of polyester containing epoxy group in side chain and production method of crosslinked polymer - Google Patents
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Abstract
물리화학적 성질이 개량된 PHA로서, 측쇄 말단에 에폭시기를 가진 PHA를 생합성하는 방법을 제공한다. 구체적으로는, 1-알켄을 원료로 해서 측쇄에 에폭시기를 포함하는 폴리에스테르를 제조하는 방법으로서, 이 1-알켄을 도입해서 이 폴리에스테르로 변환하는 능력을 가진 미생물에 이 1-알켄을 접촉시켜서 이 폴리에스테르로 변환하는 공정을 가진 것을 특징으로 하는, 측쇄에 에폭시기를 포함하는 폴리에스테르의 제조방법을 제공한다. 또한, 상기 기재의 방법에 의해 얻어진 폴리에스테르와 디아민화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 가교폴리머의 제조방법을 제공한다.Provided is a PHA having improved physicochemical properties, and a method for biosynthesizing PHA having an epoxy group at a side chain end. Specifically, a method for producing a polyester containing an epoxy group in a side chain using 1-alkene as a raw material, wherein the 1-alkene is brought into contact with a microorganism having the ability to introduce the 1-alkene and convert it to the polyester. The manufacturing method of the polyester containing the epoxy group in the side chain which has a process of converting into this polyester is provided. Further, there is provided a method for producing a crosslinked polymer comprising reacting a polyester obtained by the method described above with a diamine compound.
Description
본 발명은 폴리에스테르의 미생물에 의한 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing polyester microorganisms.
지금까지 많은 미생물이 폴리(3-히드록시낙산)(이하, PHB라 약칭함) 또는 다른 폴리히드록시알카노에이트(PHA)를 생산해서, 균체 내에 축적하는 것이 보고되어 왔다("생분해성 플라스틱핸드북", 생분해성 플라스틱연구회편, N.T.S. CO., Ltd., P178-197, 1995). 이들 폴리머는 종래의 플라스틱과 마찬가지로 용융가공 등에 의해 각종 제품의 생산에 이용할 수 있다. 또한, 이들은 생분해성이 있기 때문에 자연계에서 미생물에 의해 완전분해된다고 하는 이점을 가지고 있어, 종래의 많은 합성고분자화합물과 같이 자연환경에 잔류해서 오염을 일으키는 일이 없으며, 또한 소각처리도 불필요하기 때문에 다이옥신이나 환경호르몬 등의 유해물질을 발생시킬 염려도 없다. 또한, 생체적합성에도 뛰어나고, 의료용 연질부재 등으로서의 응용도 기대되고 있다(일본 특개평 5-159호 공보).To date, many microorganisms have been reported to produce poly (3-hydroxybutyric acid) (hereinafter abbreviated as PHB) or other polyhydroxyalkanoate (PHA) and accumulate in cells ("Biodegradable Plastic Handbook"). ", Biodegradable Plastics Research Society, NTS CO., Ltd., P178-197, 1995). These polymers can be used for production of various products by melt processing and the like as conventional plastics. In addition, since they are biodegradable, they have the advantage of being completely decomposed by microorganisms in nature, and do not cause contamination by remaining in the natural environment like many synthetic polymer compounds in the past, and incineration treatment is unnecessary, so dioxin There is no fear of generating harmful substances such as environmental hormones. In addition, it is also excellent in biocompatibility and is also expected to be applied as a medical soft member or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 5-159).
최근, 이와 같은 PHA를 산업상 이용함에 있어서, 통상의 모노머유닛과는 다른 유닛으로 구성된 PHA를 생산해서, 물리화학적 특성의 다양성을 넓히려고 하는 시도가 행해져 오고 있다.In recent years, in the industrial use of such PHAs, attempts have been made to produce PHAs composed of units different from those of ordinary monomer units and to widen the variety of physical and chemical properties.
그 중의 하나의 방법으로서 PHA의 측쇄에 에폭시기를 도입하고, 이 부분을 활성점으로 해서 가교반응이나 화학수식을 행함으로써 PHA의 물리화학적 성질을 개량하려고 하는 시도가 행해지고 있다.As one of these methods, attempts have been made to improve the physicochemical properties of PHA by introducing an epoxy group into the side chain of PHA and performing crosslinking reaction or chemical modification with this portion as an active point.
Macromolecules, 31, P1480-1486(1998) 및 Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 36, P2381-2387(1998)에는 Pseudomonas oleovorans를 옥탄산나트륨과 불포화지방산인 10-운데센산을 여러 가지 비율로 가한 배지 속에서 배양함으로써, 측쇄의 말단에 불포화결합을 가진 유닛을 여러 가지 비율로 포함하는 PHA를 합성하고, 그 후 불포화부분을 3-클로로안식향산에 의해 화학적으로 에폭시화해서, 측쇄 말단에 에폭시기를 포함하는 PHA를 합성했다고 보고되어 있다. 또한, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 36, P2389-2396(1998)에 있어서, 상기 에폭시 PHA를 2-에틸-4-메틸이미다졸을 중합개시제로 하고, 무수호박산을 사용해서 가교반응을 행했다고 보고되어 있다.Macromolecules, 31, P1480-1486 (1998) and Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 36, P2381-2387 (1998), added Pseudomonas oleovorans in different ratios of sodium octanoate and unsaturated fatty acid 10-undecenoic acid. By culturing in a medium, a PHA comprising various proportions of units having an unsaturated bond at the end of the side chain is synthesized, and then the unsaturated portion is chemically epoxidized with 3-chlorobenzoic acid to contain an epoxy group at the end of the side chain. Is reported to synthesize PHA. Furthermore, in Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 36, P2389-2396 (1998), crosslinking is carried out using 2-ethyl-4-methylimidazole as the polymerization initiator as the epoxy PHA and using amber acid anhydride. It is reported that reaction was performed.
이와 같이, PHA의 물리화학적 성질을 개량함에 있어서, 측쇄 말단의 에폭시기는 대단히 유용하지만, 측쇄 말단의 불포화부분을 화학적으로 에폭시화하는 이외에 그 합성방법이 없고, 조작이 대단히 번잡하고 현실문제로서 코스트면에서도 이점이 없다.Thus, in improving the physicochemical properties of PHA, the epoxy group at the side chain end is very useful, but there is no synthesis method other than chemically epoxidizing the unsaturated portion at the side chain end, and the operation is very complicated and the cost problem is a real problem. Even there is no advantage.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method for solving the above problems.
도 1은 실시예 1에서 얻어진 폴리머의 1H-NMR을 표시하는 도면;1 is a diagram showing 1 H-NMR of a polymer obtained in Example 1;
도 2은 실시예 2에서 얻어진 폴리머의 1H-NMR을 표시하는 도면;FIG. 2 is a diagram showing 1 H-NMR of a polymer obtained in Example 2. FIG.
도 3은 실시예 3에서 얻어진 폴리머의 1H-NMR을 표시하는 도면;3 is a diagram showing 1 H-NMR of a polymer obtained in Example 3. FIG.
도 4은 실시예 4에서 얻어진 폴리머의 1H-NMR을 표시하는 도면;4 shows 1 H-NMR of the polymer obtained in Example 4;
도 5은 실시예 5에서 얻어진 폴리머의 1H-NMR을 표시하는 도면;FIG. 5 is a diagram showing 1 H-NMR of the polymer obtained in Example 5. FIG.
도 6은 실시예 6에서 얻어진 폴리머의 1H-NMR을 표시하는 도면;FIG. 6 is a diagram showing 1 H-NMR of a polymer obtained in Example 6. FIG.
도 7은 YN2주의 1-알켄으로부터의 폴리머생산경로를 표시하는 도면;FIG. 7 shows the polymer production pathways from 1-alkenes of YN2 strains. FIG.
도 8(a), 8(b), 8(c)는 실시예 7에서 표시되는 결과의 GC차트를 표시하는 도면;8 (a), 8 (b) and 8 (c) show the GC charts of the results displayed in Example 7;
도 9(a), 9(b), 9(c)는 실시예 8에서 표시되는 결과의 GC차트를 표시하는 도면;9 (a), 9 (b) and 9 (c) show the GC charts of the results displayed in Example 8;
도 10은 실시예 9에서 표시되는 폴리머의 DSC차트를 표시하는 도면;10 is a diagram showing a DSC chart of a polymer represented in Example 9;
도 11(a), 11(b)는 실시예 9에서 표시되는 폴리머의 FT-IR차트를 표시하는 도면.11 (a) and 11 (b) show FT-IR charts of the polymers shown in Example 9. FIG.
본 발명의 제 1국면에 의하면, 1-알켄을 원료로 해서 측쇄에 에폭시기를 포함하는 폴리에스테르를 제조하는 방법으로서, 이 1-알켄을 도입해서 이 폴리에스테르로 변환하는 능력을 가진 미생물에 이 1-알켄을 접촉시켜서 측쇄에 에폭시기를포함하는 폴리에스테르로 변환하는 공정을 가진 것을 특징으로 하는 측쇄에 에폭시기를 포함하는 폴리에스테르의 제조방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention, a method for producing a polyester containing an epoxy group in a side chain using 1-alkene as a raw material, wherein the microorganism having the ability to introduce the 1-alkene and convert it into this polyester It provides a process for producing a polyester comprising an epoxy group in the side chain characterized by having a step of contacting the alkene to convert to a polyester containing an epoxy group in the side chain.
본 발명에 있어서, 1-알켄을 포함하는 배지 속에서 이 미생물을 배양하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to include the step of culturing the microorganism in a medium containing 1-alkene.
또한, 본 발명에 있어서, 이 미생물에 의해 생산된 폴리에스테르를 단리하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, in this invention, it is preferable to further include the process of isolating the polyester produced by this microorganism.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 단리공정은 이 미생물세포로부터 이 폴리에스테르를 회수하는 공정을 포함하는 것이 더 바람직하다.Moreover, in this invention, it is more preferable that the said isolation | separation process includes the process of collect | recovering this polyester from this microbial cell.
본 발명의 제 2국면에 의하면, 상기한 방법에 의해 얻어진 폴리에스테르와 디아민화합물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 가교폴리머의 제조방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a crosslinked polymer, comprising reacting a polyester obtained by the above method with a diamine compound.
〔바람직한 실시형태의 상세한 설명〕[Detailed Description of Preferred Embodiments]
본 발명의 방법에 따라 얻어지는 폴리에스테르는 모노머유닛 속에 화학식(1):The polyester obtained according to the method of the present invention is formulated in the monomer unit (1):
(n: 1 내지 7의 정수)(n: integer of 1 to 7)
로 표시하는 유닛이 적어도 1mol%가 함유되어 있다.The unit represented by contains at least 1 mol%.
또한, 본 발명의 방법에 따라 얻어지는 폴리에스테르는 모노머유닛 속에 화학식(2):In addition, the polyester obtained according to the method of the present invention is formulated in the monomer unit (2):
(m: 1 내지 7의 정수)(m: integer of 1 to 7)
로 표시하는 유닛이 적어도 1mol% 더 함유되어 있어도 된다.The unit represented by may contain at least 1 mol% more.
또한, 본 발명의 방법에 따라 얻어지는 폴리에스테르는 모노머유닛 속에 화학식(3):In addition, the polyester obtained according to the method of the present invention is formulated in the monomer unit (3):
(k: 0 내지 8의 정수)(k: integer from 0 to 8)
으로 표시되는 유닛이 적어도 1mol% 더 함유되어 있어도 된다.At least 1 mol% of the unit represented by this may be contained further.
본 발명의 방법에 있어서의 원료인 1-알켄은 탄소수 7 내지 12까지의 1-알켄, 즉 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센을 사용하는 것이 바람직하다.The 1-alkene which is a raw material in the method of the present invention is a 1-alkene having 7 to 12 carbon atoms, that is, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-undecene, 1-dodecene It is preferable to use.
또한, 본 발명에 의해 얻어지는 폴리에스테르의 수평균분자량은 10,000 내지 1,000,000이며, 더 상세하게는 10,000 내지 500,000이다.In addition, the number average molecular weight of the polyester obtained by the present invention is 10,000 to 1,000,000, more specifically 10,000 to 500,000.
(미생물)(microbe)
본 발명의 방법에서 사용하는 미생물은 1-알켄을 에폭시화해서 대응하는 에폭시알칸화합물로 변환하는 능력; 이 에폭시알칸화합물의 말단을 에폭시화카르본산으로 변환하는 능력; 이 에폭시화카르본산을 폴리에스테르로 변환하는 능력을 가진 미생물이며, 그와 같은 미생물로서는 슈도모나스속에 속하는 미생물을 들 수 있고, 더 구체적으로는 이하에 기재하는 본 발명의 실시예에서 사용한 슈도모나스 치코리아이 YN2주(Pseudomonas cichorii YN2; FERM BP-7375)를 들 수 있다.Microorganisms used in the method of the present invention include the ability to epoxidize 1-alkenes and convert them to the corresponding epoxy alkanes; The ability to convert the terminal of this epoxy alkane compound into epoxidized carboxylic acid; A microorganism having the ability to convert this epoxidized carboxylic acid to polyester, and such microorganisms include microorganisms belonging to the genus Pseudomonas, and more specifically, Pseudomonas chi Korea used in the examples of the present invention described below is YN2. Note (Pseudomonas cichorii YN2; FERM BP-7375).
본 발명에서 사용하는 미생물인 슈도모나스 치코리아이 YN2주(Pseudomonas cichorii YN2; FERM BP-7375)는 이하와 같은 성질을 가진 미생물이며, AIST(Advanced Industrial Science and Technology)의 국립협회의 국제특허생물기탁소에 기탁되어 있다(기탁번호: FERM BP-7375).Pseudomonas cichorii YN2 (FERM BP-7375), which is a microorganism used in the present invention, is a microorganism having the following properties, and has been placed in the International Patent Biological Depository of the National Association of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). Deposited (Accession Number: FERM BP-7375).
여기서, YN2주의 균학적 성질을 이하에 표시한다.Here, the mycological properties of YN2 strains are shown below.
(1) 형태학적 성질(1) morphological properties
배양온도 :30℃Incubation temperature: 30 ℃
세포형태 :도균(0.8㎛×1.5 내지 2.0㎛)Cell form: Bacillus (0.8 ㎛ x 1.5 to 2.0 ㎛)
그램염색 :음성Gram dye: Voice
포자형성 :음성Sporulation: Voice
운동성 :양성Mobility: Positive
콜로니 형상 :원형; 전체 가장자리 평활; 낮은 볼록형상; 표층 평활; 광택; 반투명Colony shape: round; Full edge smoothing; Low convexity; Surface smoothing; Polish; Translucent
(2) 생리학적 성질(2) physiological properties
카탈라제 :양성Catalase: Positive
옥시다제 :양성Oxidase: Positive
0/F시험 :비발효성0 / F Test: Non Fermentation
질산환원 :음성Nitrate Reduction: Negative
인돌산생 :양성Indole production: positivity
포도당산화 :음성Glucose Oxidation: Negative
알기닌 디히드롤라제 :음성Arginine dihydrolase: voice
우레아제 :음성Urease: negative
에스클린 가수분해 :음성Escrine hydrolysis: Negative
젤라틴 가수분해 :음성Gelatin hydrolysis: Negative
β-갈락토시다제 :음성β-galactosidase: negative
King's B 한천에서의 형광색 산생 :양성Fluorescent Production in King's B Agar:
4% NaCl에서의 생육 :양성(약)Growth at 4% NaCl: Positive (about)
폴리-P-히드록시낙산의 축적 :음성(*)Accumulation of poly-P-hydroxybutyric acid: Negative (*)
Tween 80의 가수분해 :양성Hydrolysis of Tween 80: Positive
*nutrient agar 배양콜로니를 수단블랙으로 염색함으로써 판정* Determination of nutrient agar cultured colonies by Sudan black
(3) 기질자화능(3) substrate magnetization ability
포도당 :양성Glucose: Positive
L-아라비노스 :양성L-Arabinose:
D-만노스 :음성D-Mannose: Voice
D-만니톨 :음성D-mannitol: voice
N-아세틸-D-글루코사민 :음성N-acetyl-D-glucosamine: negative
말토스 :음성Maltose: Voice
글루콘산 칼륨 :양성Potassium Gluconate: Positive
n-카프린산 :양성n-caprylic acid: positive
아디핀산 :음성Adipic acid: Negative
dl-능금산 :양성dl-Nungumsan: By Yang
구연산나트륨 :양성Sodium Citrate: Positive
초산페닐 :양성Phenyl Acetate: Positive
본 균주는 또한 일본국 특원평 11-371863호에 개시되어 있는 미생물이다. 본 균주는, 이하의 실시예에도 표시하는 바와 같이, 1-알켄을 대응하는 에폭시알칸으로 에폭시화하는 능력을 가지고 있다. 통상 이와 같은 능력을 발휘하기 위한 효소는 알켄모노옥시게나제이다. 본 균주도 이 알켄모노옥시게나제를 가지고 있을 가능성이 대단히 높다. 또한, 본 균주는 알켄산으로부터 대응하는 에폭시알칸산을 생산한다고 하는 발견은 얻어지고 있지 않다. 이상의 결과로부터 본 균주가 본 발명에 표시한 폴리에스테르를 생산하는 경로는 도 7에 표시한 바와 같은 경로인 것이 시사된다.This strain is also a microorganism disclosed in Japanese Patent Application No. 11-371863. This strain has the ability to epoxidize 1-alkenes to the corresponding epoxy alkanes, as shown in the following examples. Usually, the enzyme for exerting this ability is an alkenmonooxygenase. It is very likely that this strain also contains this alkenmonooxygenase. In addition, the discovery that this strain produces the corresponding epoxy alkanoic acid from alkenic acid has not been obtained. From the above result, it is suggested that the path | route which this strain produces the polyester shown by this invention is a path | route as shown in FIG.
(배양공정)(Cultivation process)
본 발명에서 사용하는 배지로서는 인산염 및 암모늄염 또는 질산염 등의 질소원을 포함하는 무기염 배지이면 어떤 배지라도 되지만, 질소원의 농도를 조절함으로써 PHA의 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. 첨가하는 1-알켄은 물에의 용해성이 좋지 않고, 휘발성이 높기 때문에 배양시에는 가스상태로 공급해서, 이 미생물이 필요로 하는 산소를 확보하면서 밀폐상태로 할 필요가 있다.The medium used in the present invention may be any medium as long as it is an inorganic salt medium containing a nitrogen source such as phosphate, ammonium salt or nitrate. However, the productivity of PHA can be improved by adjusting the concentration of the nitrogen source. Since 1-alkene to be added is poor in solubility in water and has high volatility, it is necessary to supply it in gaseous state at the time of culturing and to keep it in a closed state while securing oxygen required by this microorganism.
무기염배지의 예로서 본 발명의 방법의 일 실시형태에 사용한 배지의 조성을 이하에 표시한다.As an example of an inorganic salt medium, the composition of the medium used for one Embodiment of the method of this invention is shown below.
(M9 배지)(M9 badge)
Na2HPO4: 6.3Na 2 HPO 4 : 6.3
KH2PO4: 3.0KH 2 PO 4 : 3.0
NH4Cl: 1.0NH 4 Cl: 1.0
NaCl: 0.5 g/L, pH=7.0NaCl: 0.5 g / L, pH = 7.0
(1/10N-M9 배지)(1 / 10N-M9 badge)
Na2HPO4: 6.3Na 2 HPO 4 : 6.3
KH2PO4:3.0KH 2 PO 4 : 3.0
NH4Cl: 0.1NH 4 Cl: 0.1
NaCl: 0.5 g/L, pH=7.0NaCl: 0.5 g / L, pH = 7.0
또한, 양호한 증식 및 PHA의 생산을 위해서는 상기의 무기염 배지에 이하에 표시하는 미량성분용액을 0.3%(v/v) 정도 첨가할 필요가 있다.In addition, for the good growth and production of PHA, it is necessary to add about 0.3% (v / v) of the minor component solution shown below to the inorganic salt medium.
(미량성분 용액)(Trace component solution)
니트릴로 3초산: 1.5; MgSO4: 3.0;Nitric triacetic acid: 1.5; MgSO 4 : 3.0;
MnSO4: 0.5; NaCl: 1.0;MnSO 4 : 0.5; NaCl: 1.0;
FeSO4: 0.1; CaCl2: 0.1;FeSO 4 : 0.1; CaCl 2 : 0.1;
CoCl2: 0.1; ZnSO4: 0.1;CoCl 2 : 0.1; ZnSO 4 : 0.1;
CuSO4: 0.1; AlK(SO4)2: 0.1;CuSO 4 : 0.1; AlK (SO 4 ) 2 : 0.1;
H3BO3: 0.1; Na2MoO4: 0.1;H 3 BO 3 : 0.1; Na 2 MoO 4 : 0.1;
NiCl2: 0.1 (단위: g/L)NiCl 2 : 0.1 (unit: g / L)
배양온도로서는 상기의 균주가 양호하게 증식가능한 온도이면 되고, 20℃ 내지 30℃ 정도가 적당하다.As culture temperature, what is necessary is just the temperature which the said strain can proliferate favorably, and about 20 degreeC-about 30 degreeC are suitable.
배양방법은 액체 배양법, 고체 배양법 등, 이 미생물이 증식하고, PHA를 생산하는 배양방법이면 어떤 배양방법이라도 사용할 수 있다. 또한, 배양타입은 배치배양, 피드배치배양, 반연속배양, 연속배양 등도 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.The culture method may be any culture method as long as this microorganism grows and produces PHA, such as a liquid culture method and a solid culture method. In addition, the culture type includes, but is not limited to, batch culture, feed batch culture, semi-continuous culture, continuous culture, and the like.
본 발명에 관한 배양균체와 배양액으로 이루어진 배양물로부터의 PHA의 취득에는 통상 행해지고 있는 방법을 적용할 수 있다. PHA가 배양액 속에 분비되는경우는 배양액으로부터의 추출정제방법이, 또한 균체에 축적되는 경우는 균체로부터의 추출정제방법이 사용된다. 예를 들면, 미생물의 배양균체로부터의 PHA의 회수에는 통상 행해지고 있는 클로로포름추출이 가장 간편하지만, 유기용매가 사용하기 어려운 환경속에 있어서는 SDS 등의 계면활성제처리, 리소짐 등의 효소처리, EDTA, 차아염소산나트륨, 암모니아 등의 약제처리에 의해서 PHA 이외의 균체 내 성분을 제거함으로써 PHA만을 회수하는 방법을 채용할 수도 있다.The method conventionally performed can be applied to the acquisition of PHA from a culture comprising the cultured cell and the culture medium according to the present invention. When PHA is secreted into a culture medium, an extraction and purification method from the culture medium is used. When PHA is accumulated in the cell, an extraction and purification method from the cells is used. For example, the extraction of PHA from microorganism culture cells is the simplest and most commonly performed chloroform extraction, but in environments where organic solvents are difficult to use, surfactant treatment such as SDS, enzyme treatment such as lysozyme, EDTA, and char It is also possible to employ a method of recovering only PHA by removing components in cells other than PHA by pharmaceutical treatment such as sodium chlorate and ammonia.
또한, Appl. Environ. Microbiol., 54, P2924-2932(1998)에는 슈도모나스 올레오보란스를 사용한, 본 발명의 방법에 준한 폴리에스테르의 생산이 보고되어 있지만, 생산되는 폴리에스테르는 측쇄에 에폭시기를 가지지 않고, 측쇄의 말단에 2중결합을 가진 유닛과 측쇄가 포화알킬렌쇄인 유닛을 포함하는 폴리에스테르이다.In addition, Appl. Environ. Microbiol., 54, P2924-2932 (1998) reported the production of polyesters according to the process of the invention using Pseudomonas oleoborans, but the polyesters produced do not have epoxy groups in the side chains and at the ends of the side chains. Polyesters comprising units having double bonds and units whose side chains are saturated alkylene chains.
본 발명의 방법에 따라 얻어지는 폴리머는 통상의 에폭시기를 가진 폴리머와 마찬가지의 화학적 변환을 행할 수 있다. 구체적으로는, 헥사메틸렌디아민, 무수호박산, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 또는 전자선조사에 의한 가교반응을 들 수 있다. 또한, 수산기로 변환하거나, 술폰기를 도입하는 것도 가능하다. 또한, 티올 또는 아민을 가진 화합물을 부가할 수도 있다.The polymer obtained by the method of the present invention can perform a chemical conversion similar to that of a polymer having an ordinary epoxy group. Specifically, the crosslinking reaction by hexamethylenediamine, amber acid anhydride, 2-ethyl-4-methylimidazole, or electron beam irradiation is mentioned. It is also possible to convert to a hydroxyl group or to introduce a sulfone group. It is also possible to add compounds with thiols or amines.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르와 디아민화합물을 반응시킴으로써 얻어지는 가교폴리머의 제조방법을 제공한다. 더 상세하게는, 상기 폴리에스테르와 헥사메틸렌디아민을 반응시킴으로써 얻어지는 상기 가교폴리머의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 반응경로는 하기 스킴에 표시한 바와 같은 반응경로를 따라서반응이 진행해서 가교폴리머가 생성한다.The present invention also provides a method for producing a crosslinked polymer obtained by reacting the polyester and a diamine compound. In more detail, the manufacturing method of the said crosslinked polymer obtained by making the said polyester and hexamethylenediamine react is provided. Such a reaction path proceeds along the reaction path as shown in the following scheme to produce a crosslinked polymer.
반응온도는 50℃ 내지 120℃가 바람직하고, 반응시간은 10분 내지 120분의 범위가 바람직하다.The reaction temperature is preferably 50 ° C to 120 ° C, and the reaction time is preferably in the range of 10 minutes to 120 minutes.
〈실시예〉<Example>
이하에 실시예를 표시했지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해서 하등 제한되는 것은 아니다.Although an Example is shown below, this invention is not restrict | limited at all by the following Example.
(실시예 1)(Example 1)
효모엑기스 0.1%를 함유하는 M9 한천배지 상의 YN2주의 콜로니를 OD(600㎚)=1.0이 되도록 멸균한 생리식염수에 현탁했다. 탄소원을 포함하지 않은 1/10N-M9 한천배지 20매에 상기 현탁액을 도포하고, 1-헵텐분위기 속에서 30℃에서 정치(靜置)배양했다.Colonies of YN2 strains on M9 agar medium containing 0.1% yeast extract were suspended in sterile saline solution such that OD (600 nm) = 1.0. The suspension was applied to 20 sheets of 1 / 10N-M9 agar containing no carbon source, and left incubated at 30 ° C in a 1-heptene atmosphere.
4일 후, 균체를 모아서, 메탄올로 세정하고 원심분리기에 의해서 집균하고, 감압건조했다.After 4 days, the cells were collected, washed with methanol, collected by centrifugation, and dried under reduced pressure.
건조균체에 클로로포름 50mL을 가하고, 30℃에서 48시간 교반해서 PHA를 추출했다. 클로로포름층을 여과하고, 증발기에 의해 농축한 후, 냉메탄올에 첨가하고, 침전을 회수해서 감압건조했다.50 mL of chloroform was added to the dry cells, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 48 hours to extract PHA. The chloroform layer was filtered, concentrated by evaporator, added to cold methanol, and the precipitate was recovered and dried under reduced pressure.
(실시예 2)(Example 2)
1-헵텐을 1-옥텐으로 변경한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 생산실험 및 평가를 행했다.Production experiments and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-heptene was changed to 1-octene.
(실시예 3)(Example 3)
1-헵텐을 1-노넨으로 변경한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 생산실험 및 평가를 행했다.Production experiments and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-heptene was changed to 1-nonene.
(실시예 4)(Example 4)
1-헵텐을 1-데센으로 변경한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 생산실험 및 평가를 행했다.Production experiments and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-heptene was changed to 1-decene.
(실시예 5)(Example 5)
1-헵텐을 1-운데센으로 변경한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 생산실험 및 평가를 행했다.Production experiments and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-heptene was changed to 1-undecene.
(실시예 6)(Example 6)
1-헵텐을 1-도데센으로 변경한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 생산실험 및 평가를 행했다.Production experiments and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1 except that 1-heptene was changed to 1-dodecene.
실시예 1 내지 6에서 얻어진 균체 및 폴리머의 건조중량을 표 1에 표시한다.Table 1 shows the dry weights of the cells and polymers obtained in Examples 1 to 6.
(분석 및 평가)(Analysis and evaluation)
실시예 1 내지 6에서 얻어진 폴리머의 유닛분석은 이하와 같이 해서 행했다. 즉 약 10㎎의 PHA를 25mL용량 가지형 플라스코에 넣고, 클로로포름 2mL에 용해시키고, 3% 황산을 함유하는 메탄올용액 2mL를 가하고, 100℃에서 환류하면서 3.5시간 반응시켰다. 반응종료 후, 탈이온수 10mL를 가하고, 결과로서의 혼합물을 세차게 10분간 진동시킨 후에 2층으로 분리한 하층의 클로로포름층을 인출하고, 황산마그네슘으로 탈수한 후, 이 클로로포름층을 가스크로마토그래피-질량분석장치(GC-MS, 시마즈QP-5050모델, EI법)에 걸어서 PHA모노머유닛의 메틸에스테르화물의 확인을 행했다. 토털이온크로마토그램(TIC)의 면적%의 결과를 표 2에 표시한다. 이 경우, 메탄올리시스에 의해 모노머유닛이 변환되기 때문에 에폭시유닛은 검출할 수 없었다.The unit analysis of the polymer obtained in Examples 1-6 was performed as follows. That is, about 10 mg of PHA was placed in a 25 mL volume-type flask, dissolved in 2 mL of chloroform, 2 mL of a methanol solution containing 3% sulfuric acid was added, and the mixture was reacted at reflux at 100 ° C. for 3.5 hours. After completion of the reaction, 10 mL of deionized water was added, the resulting mixture was vibrated vigorously for 10 minutes, and the lower chloroform layer separated into two layers was taken out, dehydrated with magnesium sulfate, and the chloroform layer was subjected to gas chromatography-mass spectrometry. The methyl esterified product of the PHA monomer unit was confirmed on the apparatus (GC-MS, Shimadzu QP-5050 model, EI method). Table 2 shows the results of the area% of the total ion chromatogram (TIC). In this case, the epoxy unit could not be detected because the monomer unit was converted by methanolysis.
표 2에서, 유닛을 표시하는 데 사용한 심볼은 다음의 의미를 가진다.In Table 2, the symbols used to denote units have the following meanings.
C4: 3-히드록시낙산; C5: 3-히드록시길초산; C6: 3-히드록시헥산산;C4: 3-hydroxybutyric acid; C5: 3-hydroxygilacetic acid; C6: 3-hydroxyhexanoic acid;
C6=: 3-히드록시-5-헥센산; C7: 3-히드록시헵탄산;C6 =: 3-hydroxy-5-hexenoic acid; C7: 3-hydroxyheptanoic acid;
C7=: 3-시드록시-6-헵텐산; C8: 3-히드록시옥탄산;C7 =: 3-sidoxy-6-heptenic acid; C8: 3-hydroxyoctanoic acid;
C8=: 3-히드록시-7-옥텐산; C9: 3-히드록시노난산;C8 =: 3-hydroxy-7-octenic acid; C9: 3-hydroxynonanoic acid;
C9=: 3-히드록시-8-노넨산; C10: 3-히드록시데칸산;C9 =: 3-hydroxy-8-nonenoic acid; C10: 3-hydroxydecanoic acid;
C10=: 3-히드록시-9-데센산; C11: 3-히드록시운데칸산;C10 =: 3-hydroxy-9-decenoic acid; C11: 3-hydroxyundecanoic acid;
C11=: 3-히드록시-10-운데칸산; C12: 3-히드록시도데칸산;C11 =: 3-hydroxy-10-undecanoic acid; C12: 3-hydroxydodecanoic acid;
C12=: 3-히드록시-11-도데칸산.C12 =: 3-hydroxy-11-dodecanoic acid.
실시예 1내지 6에서 얻어진 폴리머는 1H-NMR분석을 행했다(사용기기: FT-NMR: Bruker DPX400; 측정핵종: 1H; 사용용매: 중크로로포름(TMS가짐). 측쇄 말단의 메틴, 측쇄의 말단2중결합 및 에폭시기에 관한 프로톤의 귀속은 Macromolecules, 31, P1480-1486(1998)에 따라서 행했다. 얻어진 스펙트럼을 도 1 내지 도 6에 표시한다.The polymers obtained in Examples 1 to 6 were subjected to 1 H-NMR analysis (device used: FT-NMR: Bruker DPX400; measuring nucleus: 1H; solvent used: medium chloroform (with TMS). Proton binding to terminal double bonds and epoxy groups was performed according to Macromolecules, 31, P1480-1486 (1998) The obtained spectra are shown in Figs.
이들로부터 계산한 각 측쇄유닛(말단포화, 말단불포화(2중결합), 말단에폭시)의 mol%를 표 3에 표시한다.Table 3 shows mol% of each side chain unit (terminal saturation, terminal unsaturated (double bond), terminal epoxy) calculated from these.
주: * 모노머유닛의 mol%는 1H-NMR과의 일체화에 의해 확인되었다.Note: * mol% of monomer unit was confirmed by integration with 1H-NMR.
**ND는 "검출되지 않았음"을 의미한다.** ND means "not detected".
또한, 실시예 1 내지 6에서 얻어진 폴리머의 분자량을 GPC(토소 주식회사 HLC-8020; 컬럼: 폴리머실험실, PL gel MIXED-c(5㎛); 용매: 클로로포름; 폴리스티렌에 의거하여 환산)에 의해 평가했다. 결과를 표 4에 표시한다.In addition, the molecular weights of the polymers obtained in Examples 1 to 6 were evaluated by GPC (Toso Corporation HLC-8020; Column: Polymer Lab, PL gel MIXED-c (5 µm); Solvent: Chloroform; Converted based on polystyrene). . The results are shown in Table 4.
(실시예 7)(Example 7)
YN2주를 폴리펩톤 0.5%를 함유하는 배지에서 30℃, 24시간 배양하고, 원심분리에 의해 집균하고, 무기염 배지에 재현탁했다. 이 균현탁액 10mL를 27mL용량 바이얼병에 옮기고, 부틸고무플럭 및 알루미늄실에 의해 밀폐하고, 1-헥센가스를포함하는 공기를 시린지로 가했다. 대조로서, YN2주를 포함하지 않은 무기염배지만의 시료도 마찬가지로 작성하고, 각 바이얼병을 30℃에서 1시간 진동시켰다. 진동 후, 바이얼병의 기상(氣相)부분 0.1mL를 시린지로 채취하고, 가스크로마토그래피(GC)분석을 행했다. GC의 조건은 이하와 같다.YN2 strains were incubated for 24 hours at 30 DEG C in a medium containing 0.5% of polypeptone, collected by centrifugation, and resuspended in an inorganic salt medium. 10 mL of this suspension was transferred to a 27 mL volume vial, sealed with a butyl rubber flop and an aluminum chamber, and air containing 1-hexene gas was added to the syringe. As a control, samples of only inorganic salt medium containing no YN2 strain were similarly prepared, and each vial bottle was vibrated at 30 ° C for 1 hour. After the vibration, 0.1 mL of the gas phase portion of the vial bottle was collected with a syringe, and subjected to gas chromatography (GC) analysis. The conditions of GC are as follows.
분석기: 시마즈 GC-14B; 컬럼: DB-624(J & W사제); 컬럼온도: 100℃ 항온; 주입기/검출기 온도: 230℃;검출기: FIDAnalyzer: Shimadzu GC-14B; Column: DB-624 from J &W; Column temperature: 100 ° C. constant temperature; Injector / detector temperature: 230 ° C .; detector: FID
결과를 도 8(a) 내지 도 8(c)에 표시한다. 도 8(a)는 YN2주를 포함하지 않은 무기염 배지만의 시료의 결과를 표시한다. 1-헥센의 피크를 1.05분 부근에서 볼 수 있다. 도 8(b)는 YN2주의 균현탁액시료의 결과를 표시한다. 2.47분 부근에 도 8(a)에서는 볼 수 없었던 피크가 출현하고 있다. 도 8(c)는 1,2-에폭시헥산의 표준시료의 결과를 표시한다. 상기 피크에 상당하는 피크를 2.47분 부근에서 볼 수 있다. 이상의 결과로부터 YN2주가 1-헥센을 1,2-에폭시헥산으로 변환하고 있는 것이 명백하게 되었다.The results are shown in Figs. 8 (a) to 8 (c). Fig. 8 (a) shows the results of samples of only inorganic salt medium containing no YN2 strain. A peak of 1-hexene can be seen around 1.05 minutes. Figure 8 (b) shows the results of the sample suspension of YN2 strain. The peak which was not seen in FIG. 8 (a) appears around 2.47 minutes. 8 (c) shows the results of the standard samples of 1,2-epoxyhexane. The peak corresponding to the said peak can be seen in the vicinity of 2.47 minutes. From the above result, it became clear that YN2 strain is converting 1-hexene into 1,2-epoxyhexane.
(실시예 8)(Example 8)
실시예 7과 마찬가지의 방법으로 1-옥텐에 대한 YN2주의 변환거동을 평가했다(GC컬럼온도: 150℃). 결과를 도 9(a) 내지 도 9(c)에 표시한다. 도 9(a)는 YN2주를 포함하지 않은 무기염 배지만의 시료의 결과를 표시한다. 1-옥텐의 피크를 1.21분 부근에서 볼 수 있다. 도 9(b)는 YN2주의 균현탁액시료의 결과를 표시한다. 2.38분 부근에 도 9(a)에서는 볼 수 없었던 피크가 출현하고 있다. 도 9(c)는 1,2-에폭시옥탄의 표준시료의 결과를 표시한다. 상기 피크에 상당하는 피크를 2.38분 부근에서 볼 수 있다. 이상의 결과로부터 YN2주가 1-옥텐을 1,2-에폭시옥탄으로 변환하고 있는 것이 명백하게 되었다.The conversion behavior of YN2 strains for 1-octene was evaluated in the same manner as in Example 7 (GC column temperature: 150 ° C). The results are shown in Figs. 9 (a) to 9 (c). 9 (a) shows the results of a sample of only the inorganic salt medium containing no YN2 strain. The peak of 1-octene can be seen around 1.21 minutes. Figure 9 (b) shows the results of the sample suspension of YN2 strain. The peak which was not seen in FIG. 9 (a) appears around 2.38 minutes. 9 (c) shows the result of the standard sample of 1,2-epoxyoctane. The peak corresponding to the said peak can be seen in the vicinity of 2.38 minutes. From the above result, it became clear that YN2 strain is converting 1-octene into 1,2-epoxyoctane.
즉 실시예 7,8의 결과로부터 YN2주가 1-알켄을 대응하는 1,2-에폭시알칸으로 에폭시화하는 능력을 가진 것이 명확하게 되었다.That is, it became clear from the result of Example 7, 8 that YN2 strain has the ability to epoxidize 1-alkene to the corresponding 1,2-epoxyalkane.
(실시예 9)(Example 9)
실시예 4에 의해서 얻어진 폴리머 20㎎을 클로로포름 0.2mL에 용해하고, 빙냉(氷冷)하면서 헥사메틸렌디아민 10㎎을 가해서 용해시켰다. 용해의 완료를 확인 후 클로로포름을 제거하고, 결과로서의 용액을 시차주사열량계(DSC; 퍼킨 엘머사, Pyris 1; 승온: 10℃/분)장치로 측정을 행했다. 또한, 다른 샘플을 90℃에서 1시간 반응시킨 것을 마찬가지로 DSC측정을 행했다.20 mg of the polymer obtained in Example 4 was dissolved in 0.2 mL of chloroform, and 10 mg of hexamethylenediamine was added and dissolved while cooling with ice. Chloroform was removed after confirming completion of the dissolution, and the resulting solution was measured by a differential scanning calorimeter (DSC; Perkin Elmer, Pyris 1; elevated temperature: 10 ° C / min). Moreover, DSC measurement was performed similarly to what made the other sample react at 90 degreeC for 1 hour.
결과를 도 10에 표시한다. 도면에서, (1)로 표시한 차트가 전자(혼합만)의 샘플이며, (2)로 표시한 차트가 후자(90℃에서 1시간 반응시킨)샘플이다. 차트(1)에서는 90℃부근에서 명확한 발열피크를 볼 수 있고, 실시예 4에 의해서 얻어진 폴리머 속의 에폭시기와 헥사메틸렌디아민과의 반응이 일어나고, 폴리머들 사이의 가교가 진행하고 있는 것이 표시된다. 한편, 차트(2)에서는 명확한 히트플로우는 볼 수 없고, 가교반응이 완료하고 있는 것이 표시된다.The results are shown in FIG. In the drawing, the chart indicated by (1) is a sample of the former (mixing only), and the chart indicated by (2) is the latter (reacted at 90 ° C for 1 hour). In the chart (1), a clear exothermic peak can be seen around 90 ° C., and the reaction between the epoxy group in the polymer obtained in Example 4 and the hexamethylenediamine occurs, and the crosslinking between the polymers is in progress. On the other hand, clear heat flow is not seen in the chart 2, and it shows that crosslinking reaction is completed.
또한, 마찬가지의 샘플에 대해 적외흡수를 측정했다(FT-IR; 퍼킨 엘머사, 1720X모델). 결과를 도 11(a) 및 도 11(b)에 표시한다. 도 11(a)의 차트에서 볼 수 있었던 아민(3340㎝-1부근) 및 에폭시기(822㎝-1부근)의 피크가 도 11(b)의 차트에서는 소실되고 있다.In addition, infrared absorption was measured for the same sample (FT-IR; Perkin Elmer, 1720X model). The results are shown in Figs. 11 (a) and 11 (b). The peaks of Figure 11 (a) see Chart amine (3340㎝ -1 vicinity) could in and an epoxy group (near 822㎝ -1) are no longer observed in the chart of Figure 11 (b).
이상의 결과로부터, 이 1-알켄을 도입해서 이 폴리에스테르로 변환하는 능력을 가진 미생물에 이 1-알켄을 접촉시켜서 이 폴리에스테르로 변환하는 공정을 가진 방법에 의해 얻어지는, 측쇄에 에폭시유닛을 가진 폴리에스테르와 헥사메틸렌디아민을 반응시킴으로써 가교폴리머가 얻어지는 것이 명백하게 되었다.From the above results, the polyether having an epoxy unit in the side chain obtained by a method having a step of contacting the 1-alkene with a microorganism having the ability to introduce the 1-alkene and converting it into the polyester and converting the polyester into this polyester It has become apparent that a crosslinked polymer is obtained by reacting an ester with hexamethylenediamine.
본 발명의 방법에 의해 탄소수 7 이상 12 이하의 1-알켄을 단일 탄소원으로 하고, 측쇄에 에폭시유닛을 가진 3-히드록시지방산을 포함하는 폴리에스테르의 제조, 또 얻어진 폴리머로부터의 가교폴리머의 제조가 가능하게 되었다.Production of a polyester comprising 3-hydroxyfatty acid having an epoxy unit in the side chain with 1-alkene having 7 to 12 carbon atoms as a single carbon source by the method of the present invention, and the preparation of a crosslinked polymer from the obtained polymer It became possible.
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